【数据结构】用队列实现栈

下面是一些思路分析和代码分享，有需要借鉴即可。

1.问题描述

我想用队列来实现栈的功能，具体而言是用两个队列做底层做出栈的功能来。

有人可能会疑问会不会多次一举，这里仅作练习，为了更加进一步了解栈/队列的性质

2.思路分析

一个栈模拟入队列，一个栈模拟出队列，出队列时直接弹出模拟出队列栈的栈顶元素，当该栈为空时，将模拟入队列栈中所有元素导入即可，不是每次都需要导入元素

3.下面是代码示例

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>

//队列结构-底层：单链表实现
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	QDataType val;
	struct QueueNode* next;
}QNode;

//两个指针的结构体
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

//实现的各种接口：
//初始化与销毁
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);
//插入与删除
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);
//取头结点与取尾结点
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);


void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);


	QNode* pcur = pq->phead;
	while (pcur)
	{
		QNode* next = pcur->next;//记录
		free(pcur);//销毁
		pcur = next;//更新
	}

	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)//=尾插
{
	assert(pq);

	//申请一块堆空间
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);
	}

	//新节点的初始化
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;

	//如果是没有结点时候需要插入
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}//至少有一个节点时需要插入（尾插）
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	//这里其实有三种不同的情况：
	//1.没有结点，这种是不可以删除的
	//2.一个结点，那么就需要phead与ptail都需要调整(容易被坑)
	//3.多个结点，只需要调整phead即可
	assert(pq->phead != NULL);

	if (pq->phead == pq->ptail)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}

	pq->size--;
}

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	//没有数据，不能取出
	assert(pq->phead != NULL);
	//有数据
	return pq->phead->val;
}

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	//没有数据，不能取出
	assert(pq->phead != NULL);
	//有数据
	return pq->ptail->val;
}

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->phead == NULL;
}

//两个队列
typedef struct {
	Queue q1;
	Queue q2;
} MyStack;


MyStack* myStackCreate() {
	//申请空间
	MyStack* pst = (MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
	//初始化
	QueueInit(&pst->q1);
	QueueInit(&pst->q2);
	//返回
	return pst;
}

void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
	//把数据放入非空队列
	//q1非空，放入q1中
	if (!QueueEmpty(&obj->q1))
	{
		QueuePush(&obj->q1, x);
	}
	else//q2非空，放入q2中
	{
		QueuePush(&obj->q2, x);
	}
}

int myStackPop(MyStack* obj) {
	//这个函数是一个重点，是删除函数，那么需要做的事情有把非空队列的前n-1项放到空队列中，删除非空队列的最后一个数字
	//找出非空队列与空队列的地址
	Queue* pEmptyQ = &obj->q1;
	Queue* pNoEmptyQ = &obj->q2;
	//如果q1为非空，则假设错误，所以交换一下
	if (!QueueEmpty(&obj->q1))
	{
		pEmptyQ = &obj->q2;
		pNoEmptyQ = &obj->q1;
	}

	//将非空队列中的前n-1个数据放入另一个空队列中
	while (QueueSize(pNoEmptyQ) > 1)//只要非空队列中剩余数据>=1,那么循环就一直进行
	{
		int front = QueueFront(pNoEmptyQ);//从非空队列中拿到第一个数字
		QueuePush(pEmptyQ, front);//把非空队列中的第一个数字交给空队列
		QueuePop(pNoEmptyQ);//删除非空队列中的第一个数字
	}

	int front = QueueFront(pNoEmptyQ);//从非空队列中拿出最后一个数字
	QueuePop(pNoEmptyQ);//删除非空队列中最后一个数字
	//返回
	return front;
}

//这个函数只需要找出非空队列中最后一个数字就好
int myStackTop(MyStack* obj) {
	if (QueueEmpty(&obj->q1))//q1为空,拿出q2中的最后一个数字
	{
		return QueueBack(&obj->q2);
	}
	else//反之，如果q2为空，那么返回q1中最后一个数字
	{
		return QueueBack(&obj->q1);
	}
}

bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
	return QueueEmpty(&obj->q1) && QueueEmpty(&obj->q2);
}

void myStackFree(MyStack* obj) {
	QueueDestroy(&obj->q1);
	QueueDestroy(&obj->q2);

	free(obj);
}

/**
 * Your MyStack struct will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = myStackCreate();
 * myStackPush(obj, x);

 * int param_2 = myStackPop(obj);

 * int param_3 = myStackTop(obj);

 * bool param_4 = myStackEmpty(obj);

 * myStackFree(obj);
*/

5.练习

力扣题目练习请点击：LINK

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完。